MODELAGEM DA BIOMASSA INDIVIDUAL DE Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rivi're

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1 MODELAGEM DA BIOMASSA INDIVIDUAL DE Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rv're Saymon Hamsés Monaster 1 ; Ana Paula Dalla Corte ; Carlos Roberto Sanquetta ; Mateus Nroh Inoue Sanquetta 1 ; Marel Sabrna Ruza Acadêmcos de Engenhara Florestal da Unversdade Federal do Paraná (shm.ufpr@gmal.com) - Eng. Florestal, Ph.D., Professor da Unversdade Federal do Paraná Centro BIOFIX de Pesqusas em Bomassa e Sequestro de Carbono Unversdade Federal do Paraná UFPR Av. Lotháro Messner, 900 Jardm Botânco Curtba PR Brasl Recebdo em: 31/03/015 Aprovado em: 15/05/015 Publcado em: 01/06/015 RESUMO Este trabalho objetvou ajustar equações para estmar a bomassa ndvdual seca acma do solo de plantas de bambu, da espéce Phyllostachys aurea. Foram utlzados 30 ndvíduos, nas quas foram mensuradas: as varáves dâmetro à altura do peto (dap), altura total (h) e bomassa ndvdual seca acma do solo (bt) pelo método destrutvo. Houve forte correlação entre bt e dap (r=0,80) e correlação de grau médo entre bt e h (r=0,58). A bomassa determnada nos 30 ndvíduos fo utlzada para ajuste de equações pelo método dos mínmos quadrados. Essas equações que vsam estmar a bomassa (varável de dfícl mensuração) a partr de varáves de fácl medção (dap e h). A melhor equação ajustada fo a de Spurr, com coefcente de determnação ajustado (R² adj. ) de 0,654 e erro padrão da estmatva em percentagem (S yx %) de 30,%. A segunda melhor equação ajustada (Schumacher-Hall) apresentou R² adj. =0,643 e S yx %=30,68%. Conclu-se que ambas as equações apresentaram bons resultados nos crtéros avalados. Conclu-se também que é possível a estmatva acurada da bomassa ndvdual seca acma do solo da espéce Phyllostachys aurea através do método de regressão lnear com a adoção das varáves dap e h. PALAVRAS- CHAVE: bambu, correlação, equações, modelagem, regressão. INDIVIDUAL BIOMASS MODELING FOR Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rv're ABSTRACT Ths study amed at fttng equatons to estmate aboveground ndvdual dry bomass of bamboo plants of the speces Phyllostachys aurea. Thrty ndvduals were used, n whch the varables were measured n dameter at breast heght (dbh), total heght (h) and total ndvdual dry bomass (bt) by the destructve method. There was a strong correlaton between bt and dbh (r=0.80) and medum degree of correlaton between bt and h (r=0.58). The determned bomass values of the 30 plants were used to ft regresson equatons by the least squares method. These equatons am to estmate ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

2 the bomass (varable dffcult to measure) from easly measured varables (dbh and h). The best fttng equaton was Spurr, wth adjusted coeffcent of determnaton (R² adj. ) of and percentage standard error of estmate (S yx %) of 30.%. The second best ftted equaton (Schumacher-Hall) showed R² adj. =0.643 and S yx %=30.68%. We conclude that both equatons showed good results n accordance wth the evaluated crtera. It s also concluded that the accurate estmaton of total dry bomass of ndvdual speces Phyllostachys aurea through a lnear regresson based upon dbh and h measures s feasble. KEYWORDS: bamboo, correlaton, equatons, modelng, regresson INTRODUÇÃO Atualmente o conceto de sustentabldade vem sendo amplamente dfunddo no contexto global. Essa dscussão faz-se necessára, uma vez que os nsumos utlzados não são nfntos e precsam ser substtuídos, a fm de buscar alternatvas que possam manter o crescmento econômco, sem comprometer os recursos naturas (MENDES et al., 011). Dante deste cenáro, estudos que vsem suprr essa demanda por alternatvas são cada vez mas necessáros. Um dos assuntos que vem sendo estmulado é a busca por materas alternatvos, dsponíves e anda pouco explorados na ndústra. Dentro deste contexto, as espéces de bambus surgem como uma boa opção como novos materas. Em que pese esse aspecto postvo, os bambus anda são pouco explorados no Brasl, tanto no que concerne ao seu cultvo e usos em larga escala. Possundo uma grande dversdade de espéces, os bambus apresentam porte smlar ao das árvores, podendo atngr até 40 m de altura e mas de 30 cm de dâmetro. Outras característcas complementam suas qualdades em comparação às árvores, como ampla dstrbução geográfca, curtas rotações de cultura, baxo nvestmento de captal, proporcona alta ntensdade de trabalho e retornos econômcos atraentes (LOBOVIKOV et al., 01). Pertencente à famíla Poaceae, subfamíla Bambusodeae, apresenta uma vasta gama de táxons, com cerca de 1.00 espéces e 90 gêneros (LOBOVIKOV et al., 01). A planta de bambu apresenta-se dvdda em rzomas e sstemas de colmo (NOGUEIRA, 013), em que o rzoma possu a função de sustentação, absorção de água e nutrentes, enquanto o colmo é a parte aérea da planta, normalmente com formato clíndrco, oco, possundo nós e entrenós. Apesar dos poucos estudos referentes ao tema, sabe-se que o bambu possu elevadas taxas de crescmentos (LOBOVIKOV et al., 01), e outros tantos atrbutos, como o efcente potencal de sequestro de carbono, qualdade para produção de celulose e polpa, versatldade para o uso em construções cvs e utensílos, entre outros. Mesmo anda pouco explorado, o bambu já tem se caracterzado como um sgnfcatvo recurso natural renovável, prncpalmente nos países asátcos, sendo utlzado como fonte de matéra prma em ndústras, no meo rural e doméstco (MOGNON, 015). A cadea produtva do bambu proporcona benefícos socoeconômcos para cerca de,5 blhões de pessoas ao redor do mundo (INBAR, 014). Outro excelente potencal que o bambu tem a oferecer é sua utlzação para a produção de energa através da bomassa. Cerca de % da fonte de energa de países em desenvolvmento são provenentes da bomassa (GOLDEMBERG, 000). O Brasl é um país que utlza ntensamente esse recurso para atender suas ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

3 necessdades energétcas (BRITO et al., 1987), logo, explorar o potencal com espéces de bambu pode ser nteressante como futura alternatva de consumo (ROSILLO-CALLE & BEZZON, 000). A quantfcação da bomassa de espéces de bambu, por outro lado, não é uma tarefa smples. Sua medção dreta é complexa e onerosa. Métodos ndretos precsam ser utlzados vsando estmar essa varável de dfícl obtenção a partr de outras mas faclmente mensuráves. Apesar da ampla dstrbução e relevante mportânca hstórca para a humandade, pouco se sabe a respeto das característcas bométrcas de dferentes espéces de bambu (SANQUETTA et al., 014). Desta forma, para subsdar projetos que vsem o aprovetamento do bambudourado (Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rv're) um dos mas utlzados no mundo delneou-se o presente trabalho, cujo objetvo fo desenvolver equações ndvduas de bomassa seca total acma do solo. MATERIAL E MÉTODOS Área de Estudo O presente estudo fo realzado no campus Jardm Botânco da Unversdade Federal do Paraná (UFPR), Curtba-PR, Brasl. O local stua-se na regão sul do país, onde o clma predomnante segundo KÖPPEN é o temperado úmdo mesotérmco (Cfb), com nvernos rgorosos e verões amenos. A chuva está presente em todas as estações do ano (RIBEIRO et al., 008). O muncípo encontra-se nas coordenadas de referênca: lattude de 5º 5 40 S, longtude 49º 16' 3" W e a alttude méda é de 934m. Trabalho de Campo Nos meses de julho e agosto foram seleconados 30 colmos da espéce Phyllostachys aurea, de manera aleatóra, em uma área não manejada de ocorrênca desta espéce. Os colmos foram derrubados e mensurados nas varáves de dâmetro à altura do peto (dap) e altura total (ht), com paquímetro e trena, respectvamente. A massa fresca acma do solo fo determnada com balança dgtal de precsão de 1 g. Análses de laboratóro Amostras dos colmos, galhos e folhas com cerca de 500g da bomassa fresca foram retradas para determnações de laboratóro. As amostras foram secas em estufa a 65 C e pesadas para obter suas respectvas bomassas secas. A relação entre a massa seca e a massa fresca das amostras fo usada para converter a bomassa fresca total acma do solo de cada planta pesada no campo para bomassa seca ndvdual acma do solo (bt). Análses estatístcas Fo realzada uma análse descrtva dos dados levantados neste estudo, para as varáves dap, h e bt. Adconalmente, fo realzada uma análse de para determnar os coefcentes de correlação (r) de Pearson entre as varáves. Ajustes de equações alométrcas Foram testados cnco modelos para a estmatva de bt (em gramas), os quas ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

4 são apresentados no quadro 1. Os modelos estmam bt a partr das varáves h (em metros) e dap (em mlímetros). QUADRO 1 Modelos testados para a estmatva da bomassa ndvdual acma do solo em Phyllostachys aurea em Curtba, PR. Autor Modelo Berkhout bt = β 0 +β 1 dap Spurr Schumacher Hall Husch Stoate bt = β 0 + β 1 dap²h ln(bt) = β 0 +β 1 ln(dap)+β ln(h) ln(bt) =β 0 +β 1 ln(dap) ln(bt) = β 0 +β 1 *dap²h+β dap²+β 3 h Onde: bt = bomassa ndvdual total (gramas); ln = logartmo neperano; β 0...β n = coefcentes obtdos através do método de regressão lnear; dap = dâmetro a 1,30 m do solo (mm); h = altura total (m). A análse gráfca dos resíduos é outro ndcador muto mportante para avalar a qualdade do ajuste. Ao adotá-la, busca-se evdencar a presença de tendêncas evdentes na dstrbução dos resíduos da equação, ou seja, os desvos entre os valores reas e os respectvos estmados com o modelo. QUADRO Formulação dos ndcadores estatístcos adotados para modelagem da estmatva da bomassa ndvdual acma do solo em Phyllostachys aurea em Curtba, PR. Crtéro Formulação Coefcente de determnação ajustado Erro padrão da estmatva em porcentagem Análse de resíduos R adj. R ( n 1) = 1 (1 R ( n k) Onde: n 1 = 1 n = 1 ( bt bt ˆ ) ( bt bt) Syx Syx % = 100 bt Onde: Syx = e = n 1 ( bt bt ˆ ) n p ( bt bt ) ) ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

5 Onde n = número de observações; p = número de parâmetros do modelo; = bomassa ndvdual total estmada; bt = bomassa seca ndvdual acma do solo real; bˆ t = bomassa ndvdual bomassa seca ndvdual acma do solo estmado; b t = méda da bomassa seca ndvdual acma do solo real. RESULTADOS E DISCUSSÕES A méda do dap encontrada pela amostragem fo de 7,77 mm, varando entre 14,00 e 46,00 mm (Tabela 1). As amostras analsadas apresentaram altura que vararam de 5,10 m a 9,18 m, com méda de 6,91 m. Observou-se que a méda da varável bomassa ndvdual acma do solo fo de gramas, varando entre 456 e 3.65 gramas. TABELA 1 Estatístcas descrtvas para o conjunto dos dados de dap, altura e bomassa seca ndvdual acma do solo em Phyllostachys aurea em Curtba, PR. Estatístcas Descrtvas dap (mm) h (m) bt (g) Méda 7,77 6, ,17 Erro padrão 1,46 0,19 141,57 Medana 7,50 6, ,3 Desvo padrão 7,99 1,0 775,43 Varânca da amostra 63,84 1, ,44 Mínmo 14,00 5,10 456,3 Máxmo 46,00 9, ,4 Soma 833,00 07, ,08 Número de dados A análse do coefcente de correlação de Pearson entre a varável dap e h ndcou um valor de r = 0,60. Já a correlação entre dap e a bomassa fo de r = 0,80. Por fm, a correlação entre h e bomassa fo de r = 0,58. MOGNON et al. (014), em estudo desenvolvdo com o gênero Guadua, para a estmatva de bomassa seca total desse bambu, ndcaram que essa varável dependente relaconou-se fortemente com as varáves bométrcas dâmetro à altura do peto, dâmetro do colo (base) e com a altura da planta. Concluíram que essas varáves prestam-se para estmar a bomassa seca total. Como pode se observar na Tabela, o modelo que apresentou melhores resultados fo o de Spurr, segudo do de Schumacher Hall. A equação de Spurr gerou um erro padrão em porcentagem de 30,%, o mas baxo entre os modelos testados, e um coefcente de determnação ajustado de R² adj. = 0,654, resultados que se mostram satsfatóros dada a ampltude de dados dos ndvíduos de bambu analsados, a qual está assocada à varabldade de dades e a falta de manejo do povoamento de bambu em questão. Esses resultados corroboram o estudo desenvolvdo por SHANMUGHAVEL & FRANCIS (1996) com a espéce Bambusa bamboos com objetvo de estmar a bomassa total (acma e abaxo do solo). Os autores concluíram que a nclusão da varável transformada ln(dap²h) podera ajudar a explcar essa varável dependente, apresentando R² de 0,83. Como ctam esses autores, equações desenvolvdas com a varável altura dos colmos de bambus geram dfculdades para a mensuração em ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

6 campo, ndcando a preferênca de mutos autores pelo uso solado apenas da varável dap. TABELA Resultados dos ajustes das equações para estmatva de bomassa seca ndvdual acma do solo em Phyllostachys aurea em Curtba, PR. Modelo β 0 β 1 β β 3 S yx % R adj. Berkhout -650,80 77,754 31,31 0,69 Spurr 57,61 0,155 30,19 0,654 Schumacher-Hall,188 1,93 0,393 30,678 0,599 Husch,55 1,41 30,97 0,605 Stoate 5,691-6,876 0,001 0,13 34,140 0,558 TOREZAN & SILVEIRA (000), trabalhando com Guadua weberbauer Plger, para a estmatva da bomassa total do compartmento colmo, observaram R² de 0,74, que, segundo eles, pode ser consderada como uma boa estmatva para a espéce que tem ocorrênca na regão amazônca. A varável ndependente utlzada na equação ajustada por esses autores é apenas o dap. Já quando esses autores compararam com equações de polnomal do 3º grau, levando em conta a varável dap, encontraram um valor de R² de 0,81, ou seja, aparentemente um ajuste melhor. SANQUETTA et al. (015), ao estudarem a estmatva de bomassa Bambusa vulgars, concluíram que modelos que levam em consderação as varáves ndependentes dap e altura são ndcados e expressam bem a bomassa seca ndvdual total. Adconalmente, concluíram que, empregando-se modelos com apenas o dap, não exstam prejuízos à qualdade das estmatvas. MOGNON et al. (014) concluíram também que fo possível, através da técnca de regressão lnear, estmar com acuráca a bomassa seca total de bambu do gênero Guadua. As análses gráfcas dos resíduos podem ser nterpretadas nas Fguras 1 a 5. Observa-se que em todos os gráfcos há uma dstrbução equlbrada dos resíduos ao longo da lnha da bomassa estmada, ndcando não exstr tendêncas nas estmatvas com os modelos testados. FIGURA 1 Análse de resíduos do método de Berkhout. FIGURA Análse de resíduos do método de Spurr. ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

7 FIGURA 3 Análse de resíduos do método de dupla entrada de Schumacher - Hall. FIGURA 4 Análse de resíduos do método de Hush. FIGURA 5 Análse de resíduos do método de Stoate. CONCLUSÃO A bomassa seca ndvdual acma do solo se correlacona fortemente com a varável bométrca dap e de forma medana com a varável altura. Portanto, concluse que, sendo a prmera varável de mas fácl medção e tendo alto poder predtvo da bomassa ndvdual total, sua adoção em equações para estmatva dessa varável é recomendável. As equações que mostraram os melhores desempenhos apresentaram a combnação das duas varáves bométrcas, sendo elas de Spurr (dap²h) e de Schumacher Hall com ln(dap) e ln(h), sendo que ambas apresentaram bons resultados nos crtéros avalados. Conclu-se também que é possível a estmatva acurada da bomassa ndvdual total da espéce Phyllostachys aurea por meo do método de regressão lnear. REFERÊNCIAS BRITO, J.A.; FILHO, M.T.; SALGADO, A.L.B. Produção e Caracterzação do Carvão Vegetal de Espéces e Varedades de Bambu. Scenta Forestals. v.1, n.36, p.13-17, GOLDEMBERG, J. Pesqusa e Desenvolvmento na Área de Energa. São Paulo Perspec. v.14, n.3, p ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p

8 INBAR Internatonal Network for Bamboo and Rattan. Bamboo: A strategc resource for countres to reduce the effects of clmate change. Bejng p. LOBOVIKOV, M.; SCHOENE, D.; YPING L. Bamboo n clmate change and rural lvelhoods Mtg. Adapt. Strateg. Glob. Change v.17, p , 01. MENDES. T. Desenvolvmento Sustentável - Pontfíca Unversdade Católca de Goás Dsponível em: < aro%0-%0desenvolvimento%0sustentavel.pdf>. Acesso em: 15/10/014. MOGNON, F.; CORTE, A. P. D.; SANQUETTA, C. R.; BARRETO, T. G.; WOJCIECHOWSKI, J. Equação de bomassa ndvdual para duas espéces de bambu do gênero Guadua. Revsta Ceres, v. 61, n.1, p , 014. MOGNON, F. Avalação comportamental de crescmento, bomassa e estoque de carbono de espéces de bambu. 167f. Tese (Doutorado). Pós-Graduação em Engenhara Florestal, Unversdade Federal do Paraná NOGUEIRA, C. de L. Cênca do materal bambu e tecnologa de sua aplcação em vgas lamnadas coladas de seção transversal composta. 167f. Tese de Doutorado. Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz RIBEIRO, L.; KOPROSKI, L. P.; STOLLE, L.; LINGNAU, C.; SOARES, R.V.; BATISTA, A.C. Zoneamento de rscos de ncêndo florestas para a Fazenda Expermental do Cangur Pnhas (PR). Floresta, v. 38, n.3, p , 008. ROSILLO-CALLE, F. e BEZZON, G. Producton and use of ndustral charcoal. In: ROSILLO-CALLE, F.; BAJAY, S. e ROTHMAN, H. (eds.). Industral Uses of Bomass Energy. The Example of Brazl. London, Taylor & Francs. p SANQUETTA, M.N.I; SANQUETTA, C.R.; MOGNON, F.; DALLA CORTE, A.P.; MONASTIER, S.M. Equações hpsométrcas para obtenção de comprmento de colmo para Phyllostachys aurea Carr. ex A.& C. Rv're. Encclopéda Bosfera. v.10. n.19. p , 014. SANQUETTA, C.R.; CORTE, A.P.D.; ROGLIM, A.; MOGNON, F. Bomassa ndvdual de Bambusa oldham Munro e Bambusa vulgars Schrad. ex J.C. Wendl. Revsta Cerne. v.1. n1. p SHANMUGHAVEL, P.; FRANCIS, K. Above ground bomass producton and nutrent dstrbuton n growng bamboo (Bambusa bamboos (L.). Bomass and Boenergy. v. 10, n.. p TOREZAN, J.M. D; SILVEIRA, M. The bomass of bamboo (Guadua weber bauer Plger) n open forest of the southwestern Amazon. Ecotropca. v.. n. 6, p ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Centífco Conhecer - Goâna, v.11 n.1; p